Os mundos pequenos do nosso Sistema Solar ajudam-nos a traçar a sua história e evolução, incluindo os cometas. Esta pequena animação foi compilada com imagens obtidas pela missão EPOXI da NASA durante a sua passagem pelo cometa Hartley 2 no no dia 4 de novembro de 2010.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UMD
Toda a história da existência humana é um pequeno ponto na cronologia com 4,5 bilhões de anos do nosso Sistema Solar. Ainda ninguém existia para poder ver a formação dos planetas e para ver as mudanças dramáticas por que passaram antes de se estabelecerem na sua configuração atual. A fim de entendermos o que se passou antes do ser humano - antes da vida na Terra e antes da própria Terra - os cientistas precisam procurar pistas desse misterioso e distante passado.
Estas pistas vêm na forma de asteroides, cometas e outros pequenos objetos. Como detetives que examinam evidências forenses, os cientistas examinam cuidadosamente estes pequenos corpos em busca de informações sobre as nossas origens. Contam-nos mais sobre uma época em que inúmeros meteoros e asteroides choviam nos planetas, morriam no Sol e eram disparados para lá da órbita de Netuno ou colidiam uns com outros e davam origem a corpos mais pequenos. Desde os distantes e gélidos cometas, até ao asteroide que terminou o reino dos dinossauros, cada rocha espacial contém pistas de eventos épicos que moldaram o Sistema Solar como o conhecemos hoje - incluindo a vida na Terra.
As missões da NASA para estudar esses "não-planetas" ajudam-nos a compreender como os planetas, incluindo a Terra, se formaram, a localizar perigos de objetos vindouros e a pensar sobre o futuro da exploração. Desempenharam papéis importantes na história do nosso Sistema Solar e refletem como continua a mudar ainda hoje.
"Podem não ter vulcões gigantes, oceanos globais ou tempestades de areia, mas os mundos pequenos podem responder a grandes questões que temos sobre as origens do nosso Sistema Solar," comenta Lori Graze, diretora interina da Divisão de Ciência Planetária na sede da NASA em Washington.
A NASA tem uma longa história de exploração de pequenos corpos, começando com a passagem em 1991 da Galileo pelo asteroide Gaspra. A primeira sonda a orbitar um asteroide, a NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) Shoemaker também aterrou com sucesso no asteroide Eros em 2000 e obteve medições que originalmente não haviam sido planeadas. A missão Deep Impact conduziu uma sonda até ao Cometa Tempel 1 em 2005 e levou os cientistas a repensarem a formação dos cometas. Esforços mais recentes basearam-se nesses sucessos e vão continuar a ensinar-nos mais sobre o nosso Sistema Solar. Aqui fica uma visão geral do que podemos aprender:
Esta representação em cores falsas da Cratera Occator em Ceres mostra diferenças na composição da superfície.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Os Blocos de Construção dos Planetas
O nosso Sistema Solar, como o conhecemos hoje, formou-se a partir de grãos de poeira - partículas pequenas de rocha, metal e gelo - girando num disco em torno do nosso jovem Sol. A maioria do material desse disco caiu na estrela recém-nascida, mas parte evitou esse destino e permaneceu em órbita, aglomerando-se em asteroides, cometas e até planetas. Ainda hoje sobrevivem muitos detritos desse processo. O crescimento dos planetas, a partir de objetos mais pequenos, é uma parte da nossa história que os asteroides e cometas podem ajudar a investigar.
"Os asteroides, cometas e outros corpos pequenos contêm material do nascimento do Sistema Solar. Se quisermos saber de onde viemos, temos que estudar esses objetos," comenta Glaze.
Dois fósseis antigos que fornecem pistas desta história são Vesta e Ceres, os maiores corpos da cintura de asteroides entre Marte e Júpiter. A sonda Dawn da NASA, que recentemente terminou a sua missão, orbitou os dois e mostrou definitivamente que não fazem parte do típico "clube dos asteroides". Embora muitos asteroides sejam coleções um tanto ou quanto soltas de entulho, os interiores de Vesta e Ceres estão dispostos em camadas, estando o material mais denso nos núcleos (em termos científicos, dizemos que os seus interiores são "diferenciados"). Isto indica que ambos os corpos estavam a caminho de se tornarem planetas, mas o seu crescimento foi atrófico - nunca tiveram material suficiente para ficarem tão grandes quanto os planetas principais.
Mas enquanto Vesta é em grande parte seco, Ceres é molhado. Pode ter até 25% de água, principalmente ligada a minerais ou sob a forma de gelo, com a possibilidade de água líquida subterrânea. A presença de amônia em Ceres também é interessante, porque normalmente requer temperaturas mais baixas do que a posição atual de Ceres permite. Isto indica que o planeta anão pode ter-se formado para lá de Júpiter e migrado para o interior, ou pelo menos ter incorporado materiais originários de locais mais afastados do Sol. O mistério das origens de Ceres mostra quão complexa pode ser a formação planetária e destaca a história complicada do nosso Sistema Solar.
Esta ilustração mostra a nave da missão Psyche da NASA perto do seu alvo, o asteroide metálico Psyche.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Universidade Estatal do Arizona/Space Systems Loral/Peter Rubin
Embora possamos estudar indiretamente os interiores profundos dos planetas em busca de pistas das suas origens, como a missão InSight da NASA fará em Marte, é impossível perfurar até ao núcleo de qualquer objeto considerável no espaço, incluindo a Terra. No entanto, um objeto raro chamado Psyche pode fornecer a oportunidade de explorar o núcleo de um corpo semelhante a um planeta sem qualquer tipo de perfuração. O asteroide Psyche parece ser o núcleo exposto de ferro-níquel de um protoplaneta - um mundo pequeno que se formou no início da história do nosso Sistema Solar, mas que nunca atingiu o tamanho planetário. Tal como Ceres e Vesta, Psyche viu o seu percurso para planeta igualmente impedido. A missão Psyche da NASA, com lançamento previsto para 2022, vai ajudar a contar a história da formação planetária através do estudo detalhado deste objeto metálico.
Ilustração da sonda New Horizons da NASA a encontrar 2014 MU69, um objeto do Cinturão de Kuiper que orbita o Sol a 1,6 bilhões de quilômetros para lá de Plutão, no dia 1 de janeiro de 2019.
Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI
Mais adiante, a nave New Horizons da NASA está atualmente a caminho de um objeto distante de nome 2014 MU69, apelidado "Ultima Thule" pela missão. A mais de 1 bilhão de quilômetros para lá de Plutão, MU69 é um residente da Cintura de Kuiper, uma região rica em objetos gelados situada para lá da órbita de Netuno. Objetos como MU69 podem representar o material mais primitivo, mais inalterado, que ainda existe no Sistema Solar. Embora os planetas orbitem em elipses em redor do Sol, MU69 e muitos outros objetos da Cintura de Kuiper têm órbitas bastante circulares, sugerindo que não se moveram dos seus percursos originais em 4,5 mil milhões de anos. Estes objetos podem representar os blocos de construção de Plutão e de outros mundos gelados e distantes. A New Horizons fará a sua maior aproximação a MU69 no dia 1 de janeiro de 2019 - o "flyby" planetário mais distante da História da Humanidade.
"Ultima Thule é incrivelmente valioso, cientificamente falando, para a compreensão da origem do nosso Sistema Solar e dos seus planetas," comenta Alan Stern, investigador principal da New Horizons, no SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado norte-americano do Colorado. "É antigo e pristino, não é nada como qualquer objeto que tenhamos visto antes."
Entrega dos Elementos da Vida
Os mundos pequenos são também provavelmente responsáveis por semear a Terra com os ingredientes da vida. O estudo da sua quantidade de água é evidência de como ajudaram a semear a vida na Terra.
"Os corpos pequenos mudam o jogo. Participam na evolução lenta e constante do nosso Sistema Solar ao longo do tempo e influenciam as atmosferas planetárias e as oportunidades para a vida. A Terra faz parte dessa história, comenta o cientista-chefe da NASA, Jim Green.
Esta imagem em "super-resolução" do asteroide Bennu foi criada com oito exposições obtidas pela sonda OSIRIS-REx da NASA no dia 29 de outubro de 2018, a uma distância de mais ou menos 330 km.
Crédito: NASA/Goddard/Universidade do Arizona
Um exemplo de um asteroide que contém os blocos de construção da vida é Bennu, o alvo da missão ORISIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer) da NASA. Bennu pode estar carregado com moléculas de carbono e água, ambas necessárias para a vida como a conhecemos. À medida que a Terra se formava - e depois -, objetos como Bennu choveram e entregaram estes materiais ao nosso planeta. Estes objetos não tinham oceanos, mas sim moléculas de água ligadas a minerais. Pensa-se que até 80% da água da Terra tenha vindo de pequenos corpos como Bennu. Ao estudar Bennu, podemos compreender melhor os tipos de objetos que permitiram que uma jovem e estéril Terra florescesse com vida.
Bennu provavelmente teve origem na cintura principal de asteroides entre Marte e Júpiter e pensa-se que tenha sobrevivido a uma colisão catastrófica que ocorreu entre 800 e 2 bilhões de anos. Os cientistas pensam que um grande asteroide, rico em carbono, estilhaçou-se em milhares de fragmentos, e que Bennu é um desses remanescentes. Em vez de um objeto sólido, Bennu é um asteroide "pilha de escombros" - uma coleção solta de rochas mantidas unidas através da gravidade e de outra força que os cientistas chamam de "coesão". A OSIRIS-REx, que chegará a Bennu no início de dezembro de 2018, depois de uma viagem de 2 bilhões de quilômetros, vai recolher e enviar para a Terra uma amostra deste intrigante objeto, com chegada prevista para 2023.
A missão japonesa Hayabusa-2 também está a estudar um asteroide da mesma família de corpos que supostamente entregaram ingredientes da vida na Terra. Atualmente em órbita do asteroide Ryugu, com pequenos robôs saltitantes à superfície, a missão vai recolher amostras e enviá-las numa cápsula para a Terra para análise no final de 2020. Vamos aprender muito pela comparação de Bennu e Ryugu, pela compreensão das semelhanças e diferenças entre as suas amostras.
Indícios da Evolução do Sistema Solar
A maior parte do material que formou o nosso Sistema Solar, incluindo a Terra, não viveu para contar a história. Caiu no Sol ou foi expelido para lá do alcance dos nossos telescópios mais poderosos; apenas uma pequena fração formou os planetas. Mas existem alguns remanescentes renegados destes primeiros dias, quando o material dos planetas girava com um destino incerto em redor do Sol.
Entre 50 e 500 milhões de anos após a formação do Sol - um tempo particularmente catastrófico para o Sistema Solar. Júpiter e Saturno, os gigantes mais massivos do nosso Sistema Solar reorganizaram os objetos à sua volta à medida que a sua gravidade interagia com mundos menores, como os asteroides. Úrano e Netuno podem ter tido origem mais perto do Sol e ter sido expulsos para fora à medida que Júpiter e Saturno se moviam. Saturno, de fato, pode ter impedido Júpiter de "comer" alguns planetas terrestres, incluindo a Terra, pois a sua gravidade neutralizou o movimento adicional de Júpiter em direção ao Sol.
Imagem conceitual da missão Lucy aos asteroides Troianos.
Crédito: NASA/SwRI
Enxames de asteroides chamados Troianos podem ajudar a resolver os detalhes daquele período turbulento. Os Troianos compreendem dois grupos de corpos pequenos que partilham a órbita de Júpiter em redor do Sol, com um grupo à frente de Júpiter e o outro atrás. Mas alguns Troianos parecem ser compostos por materiais diferentes, como indicam as suas cores variadas. Alguns são muito mais avermelhados do que outros e podem ter tido origem para lá da órbita de Neptuno, enquanto os mais cinzentos podem ter-se formado muito mais perto do Sol. A principal teoria é que, à medida que Júpiter se movia há muito tempo atrás, estes objetos ficaram encurralados nos Pontos de Lagrange - locais onde a gravidade de Júpiter e do Sol criam áreas onde os asteroides podem ser capturados. A diversidade dos Troianos, dizem os cientistas, reflete a jornada de Júpiter até à sua posição atual. "São os remanescentes do que estava a acontecer da última vez que Júpiter se mudou," explica Hal Levison, investigador do SwRI.
A missão Lucy da NASA, com lançamento previsto para outubro de 2021, enviará uma nave pela primeira vez até aos Troianos, investigando minuciosamente seis Troianos (três asteroides em cada enxame). Para Levison, investigador principal da missão, a sonda testará as ideias que ele e os seus colegas vêm trabalhando há décadas sobre a reformulação do Sistema Solar por Júpiter. "O realmente interessante é aquilo que não esperamos," acrescenta.
Processos num Sistema Solar em Evolução
Após o pôr-do-Sol, sob as condições certas, podemos notar luz solar espalhada ao longo do plano da eclíptica, a região do céu onde os planetas orbitam. Isto porque a luz solar é dispersada por poeira que sobrou das colisões de pequenos corpos como cometas e asteroides. Os cientistas chamam a este fenômeno "luz zodiacal" e é uma indicação de que o nosso Sistema Solar ainda está ativo. A poeira zodiacal em torno de outras estrelas indica que elas podem, também, abrigar sistemas planetários ativos.
A poeira de corpos pequenos teve um papel importante, em particular, no nosso planeta. Cerca de 100 toneladas de material meteorítico e poeira caem na Terra todos os dias. Parte vem dos cometas, cuja atividade tem implicações diretas para a evolução da Terra. À medida que os cometas se aproximam do Sol e são aquecidos, os gases no interior são libertados e transportam com eles material empoeirado do cometa - incluindo os ingredientes da vida. A nave Stardust da NASA passou pelo Cometa 81P/Wild e descobriu que a poeira cometária contém aminoácidos, os blocos de construção da vida.
Esta imagem mostra o Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko visto pela câmara OSIRIS da sonda Rosetta da ESA no dia 29 de setembro de 2016, quando se encontrava a uma altitude de 23 km.
Crédito: ESA/Rosetta/MPS para a equipa da OSIRIS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
As explosões ocasionais de gás e poeira observadas em cometas indicam atividade à superfície ou perto, como deslizamentos de terra. A missão Rosetta da ESA, que completou a sua exploração do Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko em 2016, forneceu informações sem precedentes sobre a atividade cometária. Entre as mudanças no cometa, a nave observou um enorme colapso de um penhasco, o crescimento de uma grande fenda e o movimento de um pedregulho. "Nós descobrimos que os pedregulhos do tamanho de um grande camião podem ser movidos através da superfície do cometa até uma distância de campo e meio de futebol," comentou em 2017 Ramy El-Maarry, membro da equipa científica norte-americana da Rosetta e da Universidade do Colorado em Boulder.
Os cometas também influenciam o movimento planetário de hoje. À medida que Júpiter continua a arremessar cometas para fora, move-se ligeiramente para dentro por causa da dança gravitacional com os corpos gelados. Neptuno, entretanto, lança cometas para o interior e, por sua vez, recebe um pequeno empurrão para longe. Úrano e Saturno também se movem para longe do Sol neste processo muito lento.
"Neste momento estamos a falar de pequenos movimentos porque não resta muita massa," explica Levison.
Curiosamente, a sonda que mais cometas viu é a SOHO (Solar & Heliospheric Observatory) da NASA, mais famosa pelo seu estudo do Sol. A SOHO viu o Sol "comer" milhares de cometas, o que significa que esses pequenos mundos estavam pulverizando material nas regiões mais internas do Sistema Solar na sua viagem para se tornarem alimento estelar.
Esta animação mostra um cometa à medida que se aproxima do Sistema Solar interior. A luz do Sol aquece o núcleo do cometa, um objeto tão pequeno que não pode ser visto a esta escala.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Perigos para a Terra
Os asteroides ainda podem representar um risco de impacto para os planetas, incluindo o nosso.
Enquanto os Troianos estão presos como "fãs" de Júpiter, Bennu, o alvo da missão OSIRIS-REx, é um dos asteroides potencialmente mais perigosos para a Terra atualmente conhecidos, embora as suas chances de colidir com a Terra ainda sejam relativamente pequenas; os cientistas estimam que Bennu tem uma probabilidade, entre 2700, de colidir com o nosso planeta durante uma das suas aproximações à Terra no final do século XXII. Atualmente, os cientistas podem prever o percurso de Bennu com bastante precisão até ao ano de 2135, quando o asteroide fizer uma das suas passagens mais próximas pela Terra. Observações íntimas pela OSIRIS-REx ajudarão os cientistas a refinar ainda mais a órbita de Bennu, o que só ajudará à proteção do nosso planeta contra asteroides perigosos e a melhor entender o que seria necessário para desviar um deles de uma trajetória de impacto.
"Estamos a desenvolver muitas tecnologias para operar com precisão em torno desses tipos de corpos e a escolher alvos à superfície, bem como a caracterizar as suas propriedades físicas e químicas. Precisamos destas informações se queremos desenhar uma missão de desvio de asteroides," disse Dante Lauretta, investigador principal da missão OSIRIS-REx, na Universidade do Arizona em Tucson, EUA.
Outra missão que testará uma técnica para defender o planeta de perigos de impacto que ocorrem naturalmente é a missão DART (Double Asteroid Redirection Test) da NASA, que tentará mudar o movimento de um pequeno asteroide. Como? Através de impacto cinético - por outras palavras, fazendo colidir algo contra ele, mas de uma maneira mais precisa e controlada do que a Natureza colide.
O alvo da missão DART é Didymos, um asteroide binário composto por dois objetos em órbita um do outro. O corpo maior tem aproximadamente 800 metros, com uma pequena lua com 150 metros. Um asteroide deste tamanho poderia resultar em danos regionais generalizados caso impactasse a Terra. A DART irá deliberadamente chocar contra a lua e assim mudar ligeiramente a velocidade orbital do pequeno objeto. Os telescópios cá na Terra vão então medir esta alteração em termos de velocidade, observando o novo período orbital da lua em torno do corpo principal, que deverá corresponder a uma variação de menos de uma fração de 1%. Mas até mesmo essa pequena mudança pode ser suficiente para fazer com que um corpo com impacto previsto falhe a Terra nalgum cenário futuro. A nave, que está a ser construída pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, tem lançamento previsto para a primavera-verão de 2021.
Didymos e Bennu são apenas dois dos quase 19.000 asteroides conhecidos próximos da Terra. Existem mais de 8300 asteroides conhecidos próximos da Terra do tamanho da lua de Dydimos e maior, mas os cientistas estimam que possam existir no espaço próximo à Terra - e nessa gama de tamanhos - aproximadamente 25.000 asteroides. O telescópio espacial que ajuda os cientistas a descobrir e a entender esses tipos de objetos, incluindo potenciais perigos, é chamado NEOWISE (que significa Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer).
"Para a maioria dos asteroides, sabemos pouco sobre eles, exceto a sua órbita e quão brilhantes parecem. Com o NEOWISE, podemos usar o calor emitido pelos objetos para termos uma melhor avaliação dos seus tamanhos," explica Amy Mainzer, investigadora principal do NEOWISE, no JPL da NASA. "Isto é importante porque os impactos de asteroides podem ser muito perigosos e a quantidade de energia depende fortemente do tamanho do objeto."
Impressão de artista que mostra a nave WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), na sua órbita em torno da Terra. A sua missão NEOWISE é encontrar e caracterizar asteroides.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Mundos Pequenos como Paragens, Recursos para a Exploração Futura
Ainda não temos postos de gasolina no espaço, mas os cientistas e os engenheiros estão já a começar a pensar em como os asteroides poderão um dia servir como estações de reabastecimento de espaçonaves a caminho de destinos mais longínquos. Estes mundos pequenos também podem ajudar os astronautas a reabastecer os seus aprovisionamentos. Por exemplo, Bennu provavelmente tem água encapsulada em minerais argilosos, que talvez possa um dia ser colhida para hidratar viajantes espaciais sedentos.
"Além da ciência, o futuro passará certamente pela mineração," comenta Green. "Os materiais no espaço serão usados, no espaço, para uma maior exploração."
Como é que os metais ficam em asteroides? À medida que se formavam, os asteroides e outros pequenos mundos recolheram elementos pesados forjados há milhares de milhões de anos. O ferro e o níquel encontrados nos asteroides foram produzidos por gerações anteriores de estrelas e incorporados na formação do nosso Sistema Solar.
Estes corpos pequenos também contêm metais mais pesados forjados em explosões estelares chamadas supernovas. A morte violenta de uma estrela, que pode levar à criação de um buraco negro, espalha elementos mais pesados que o hidrogênio e hélio pelo Universo. Estes incluem metais como o ouro, prata e platina, bem como oxigênio, carbono e outros elementos que precisamos para a nossa sobrevivência. Outro tipo de cataclismo - a colisão de remanescentes de supernova chamadas estrelas de neutrões - também pode produzir e espalhar metais pesados. Desta maneira, corpos pequenos também são evidências forenses das explosões ou colisões de estrelas mortas há muito tempo.
Graças a coisas grandes, temos agora muitas coisas pequenas. E, de coisas pequenas, obtemos grandes pistas sobre o nosso passado - e possivelmente recursos para o nosso futuro. A exploração destes objetos é importante, mesmo que não sejam planetas.
Pois, afinal, são mundos pequenos.
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE
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